Дата поступления: 04.03.2025. Дата принятия к публикации: 18.03.2025
Миссия цифровой платформы материалов, конструкций и технологий состоит в формировании технологического лидерства в области ускоренной разработки и внедрения материалов на основе технологий численного моделирования и искусственного интеллекта в проектировании материалов, процессов, изделий на всех уровнях их структурной организации для создания новой продукции [1].
Использование цифровой платформы связано со следующие категориями задач:
1. Расширение представлений о строении и свойствах перспективных материалов и композитов;
2. Проектирование и моделирование материалов, конструкций, изделий на протяжении всего жизненного цикла их существования.
3. Разработка производственных процессов и технологических линий и методик управления ими.
Объединение теоретических, вычислительных и экспериментальных исследований направлено на решение основной проблемы современного материаловедения, а именно ускорение и удешевление поиска и разработки новых материалов для перспективных приложений [2–4]. Эту проблема в настоящее время решается отдельно для конкретных классов материалов в приложении к поиску оптимальных характеристик для совершенствования энергетики, транспортных средств, строительства, машиностроения и др.
Серьезнейшие современные проблемы, такие как глобальное потепление, энергетический кризис, низкая гибкость производственных технологий, онкологические и инфекционные заболевания, низкая производительность и высокое энергопотребление техники, могут быть решены с использованием новых материалов и цифровых методов их дизайна. Элементы искусственного интеллекта и математическое моделирование уже представляют неотъемлемую часть химии и материаловедения. Для их развития формируются новый математический аппарат и модели описания корреляций «состав-структура-свойство». Накопление информации о структуре и свойствах материалов, расчет новых дескрипторов, построение математических моделей на основе новых технологий искусственного интеллекта позволяют создавать цифровые инструменты, позволяющие эффективно прогнозировать оптимальные варианты структурной организации и свойств кристаллов, аморфных веществ и композитов, что в совокупности называется цифровым дизайном материалов. Цифровой дизайн необходим для создания новых материалов, обладающих полезными свойствами, такими как сорбция, катализ, механический и химический отклик, ионная и электронная проводимость и др. Материалы, совмещающие в себе сразу несколько таких свойств особо ценны, так как могут заменять целый прибор и миниатюризировать сложные устройства [5].